МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ФИЗИКО - ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (государственный университет) Устройство управления вещественного канала в микропроцессорном ядре СнК МЦСТ – 4R Выполнил: Уткин С.Ф. Научный руководитель: Хлобыстов В.Т.

Основные функции устройства управления: - Анализ конфликтов по записи в FRF и FSR - Анализ готовности операндов для запускаемой команды - Анализ исключительных ситуаций - Формирование блокировок -Управление записью в FRF и FSR

Вещественный канал в микропроцессоре МЦСТ-R500

Обоснование необходимости новой схемы: реализация точных прерываний Регистровый файл расширен новые исполнительные блоки VIS и MAC Дополнительных порт чтения регистрового файла Изменение длинны конвейера Отсутствие очереди команд Изменения при обработке команд загрузки

События, возникающие во время работы: Стадия D: - Команда приходит из декодера -Анализ адресных зависимостей -Управление мультиплексорами операндов - Чтение операндов из FRF E0 E1 E2 E3 E4 W Стадия E0: -в исполнительные устройства передаются операнды и код операции -данные команды Store передается в INTc -формирование блокировок фазы E -в Intc(alu0) передается выбранный fcci и его значимость для схемы анализа условий переходов и пересылок Стадия E1: -результат анализа условий для пересылок передается из Intc (alu0) в FPA Стадия E2: -все исполнительные устройства выдают сообщение о наличии прерывания на запущенной операции -результат операции FLD (hit) из DC - MISS операции LOAD/STORE Стадия E3: - trap из MU для FLD/FST - фаза записи результатов FLD в FRF -фаза записи в регистр FSR - по операциям LDFSR - результат операции FLD (hit) из DC доступен следующей операции через байпас -закончена операция в устройстве FPA -атрибуты операции FDIV передаются на хранящий регистр операции FDIV Стадия E4: -подключение результатов устройств к регистру W -закончена операция в устройстве FMUL, ее результат доступен следующей операции через байпас -результат операции FPA доступен следующей операции через байпас D Стадия W -фаза записи результатов операций в FRF, доступна следующей операции через байпас

Операции загрузки : - Информация о командах и возможных конфликтах хранится в специальных scoreboarding регистрах. - В ядре реализовано out-of-order выполнение команд load - Одновременно может обрабатывать до 4 команд загрузок. - Команда блочной загрузки прикреплено в первому scoreboarding регистру. На время выполнения команды блокируется выполнение других команд.

Блокировки в конвейере : Структурные конфликты Конфликты по данным Конфликты по управлению Устройство FDIV частично конвейерное Разная длительность выполнения команд Один порт по записи для команд (второй порт записи в rf только для команд load) Сравнения адресов операндов с адресами запущенных команд в конвейере Длинный конвейер позволяет избежать конфликты управления Ожидание записи в FSR после команды LDFSR

Ускоренная передача результата (bypass): - на фазе D операнды считываются из RF или приходят по схемам байпаса - на фазе E0 только по схемам байпаса - байпас осуществляется с точностью до 32 разрядов

Плавающий канал в микропроцессоре МЦСТ- 4R

Результаты: Разработано rtl описание устройства управления плавающего канала Устройство протестировано с использованием функциональной модели системы команд и эталонной модели на SystemC Синтез устройства на библиотеке low power 90нм: Area нм ² Задержка нс